过表达ZmIBH1-1提高玉米苗期抗旱性

【目的】干旱是严重影响玉米生长发育进程的一个重要因素。挖掘玉米抗旱相关基因,通过转基因功能验证和转录组分析,解析关键基因在响应干旱胁迫过程中的分子调控机制,为抗旱分子育种和遗传改良提供理论依据。【方法】以玉米自交系B104（WT）为背景材料,利用农杆菌介导方法构建过表达ZmIBH1-1转基因株系（ZmIBH1-1-OE）;通过对转基因植株进行草铵膦抗性筛选、标记基因和目的基因PCR检测,以及运用实时荧光定量PCR检测目的基因的表达情况,鉴定阳性植株和株系;以WT和ZmIBH1-1-OE转基因株系为材料,通过干旱处理（20% PEG6000）,进行表型鉴定和耐旱生理生化指标测定,验证ZmIBH1-1的抗旱功能;通过对干旱胁迫下玉米4叶期转录组的比较分析,鉴定出差异表达的基因（differentially expressed genes,DEGs）;结合DAP-seq（DNA affinity purification sequencing）分析,初步确定ZmIBH1-1蛋白直接调控与抗旱相关的下游靶基因,利用基因组可视化软件IGV（integrative genomics viewer）分析ZmIBH1-1蛋白结合候选靶基因的位置,然后通过Dual-Luciferase试验验证ZmIBH1-1蛋白与靶基因的调控关系。【结果】通过玉米遗传转化获得12个转化事件;T₃代中,能同时检测到标记基因Bar和目的基因ZmIBH1-1的植株有458个,实时荧光定量PCR检测结果表明,ZmIBH1-1-OE中ZmIBH1-1的表达量显著高于WT,株系3和株系8表达量最高,将其自交获得T₄代转基因株系用于后续试验。在干旱胁迫条件下,ZmIBH1-1-OE株系存活率、叶片相对含水量、叶绿素含量、可溶性蛋白含量及其生理生化指标（超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性）均显著高于WT,说明玉米中过量表达ZmIBH1-1赋予玉米更高的耐旱性。转录组分析结果表明,WT与ZmIBH1-1-OE株系在干旱胁迫下有1 214个差异表达基因;Gene Ontology（GO）功能富集分析结果表明,差异表达基因主要涉及生物过程、细胞组分和分子功能,如在生物过程中主要涉及到光合作用、应激响应、脱水响应等;KEGG富集分析表明,差异表达基因主要参与植物激素信号传导、新陈代谢等过程。结合转录组显著差异表达基因和DAP-Seq分析所得到ZmIBH1-1蛋白的靶基因,初步确定ZmIBH1-1蛋白直接调控与抗旱相关的11个候选靶基因,包括2个钙信号相关基因、3个半胱氨酸代谢相关基因、1个bHLH转录因子、1个应激响应蛋白、1个谷胱甘肽转移酶、1个氧化还原过程蛋白和2个乙烯响应因子;基因组可视化结果显示ZmIBH1-1蛋白可以结合靶基因启动子区;随后通过Dual-Luciferase试验进一步表明,ZmIBH1-1蛋白可以直接作用于11个候选靶基因,其中,ZmIBH1-1蛋白可以促进ZmCa-M、ZmSYCO、ZmbHLH54、ZmGlu-r1、ZmCLPB3和ZmP450-99A2的表达,抑制ZmAGD12、ZmCYS、ZmCYSB、ZmERF-107和ZmEIN3的表达。此外,在干旱胁迫下NAC、WRKY、MYB等转录因子在ZmIBH1-1-OE和WT株系中也存在差异表达。【结论】ZmIBH1-1的过表达可以增强玉米苗期的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白通过直接调控乙烯信号通路中的ZmERF-107和ZmEIN3的表达提高玉米的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白通过直接调控钙信号相关基因ZmCa-M和ZmAGD12增强玉米的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白可能通过间接调控NAC、WRKY、MYB等转录因子响应干旱胁迫。     

改良S1后代轮回选择在玉米群体改良中应用的研究Ⅱ.群体方差,配合…

用改良Ｓ１轮回选择完成了对中综３号三轮改良，并选择５个测验种，通过ＮＣⅡ交配设计，对改良群体的遗传方差，配合力，杂种优势的变化进行了分析。结果表明：该法克服了Ｓ１选择法遗传方差下降过快的缺占。对一般配合力具有显著的改良效果。经三轮选择后，遗传方差仅下降２０．８％，且从第三轮开始遗传方差下降已趋缓慢，仅减少４．０％，一般配合力从Ｃ０的－４５．１５增加到Ｃ３的４４．９５。但该法对改良群体的特殊配合力及     

用SSR标记分析豫综5号和金皇后综合种的遗传变异

利用40对SSR标记引物分析了豫综5号和金皇后综合种的遗传变异.结果表明:40对引物在两群体中都扩增出115个多态位点;累加40对引物扩增的基因型种类,豫综5号196种,金皇后194种;豫综5号的平均遗传距离为0.383 4,金皇后综合种为0.339 7;豫综5号的平均观察杂合度是0.382 6,平均期望杂合度是0.474 7;金皇后综合种的平均观察杂合度是0.329 2,平均期望杂合度是0.414 3.从以上结果来看,豫综5号的遗传变异较丰富.     

利用若干单株混合提取DNA方法进行玉米群体SSR的分析

以金皇后玉米群体90个单株：DNA和6个自交系DNA为供试材料，利用15对SSR引物，比较了同一群体4种DNA样品处理(单株DNA样品、3个单株混合DNA样品、10个单株混合DNA样品、15个单株混合DNA样品)的SSR遗传多态性。结果表明，利用单株DNA样品能获得等位基因数、基因频率、基因型杂合度等较全面的遗传信息，适宜进行单个或少量群体的遗传结构研究，但试验工作量大；利用混合DNA样品所能获得的遗传信息有所减少，比较4种DNA样品处理的检测结果发现，15个单株混合样品的检测结果误差较大，而采用3～10个单株DNA混合的样品基本可以反映出一个群体的等位基因数目和SSR带型的差异，由于试验工作量大大减少，可以应用于较多玉米群体间遗传差异的比较。     

热带、亚热带玉米自交系与温带自交系遗传关系研究

以 9个热带、亚热带玉米自交系和 5个代表中国温带主要杂优群的自交系为材料 ,利用SSR分子标记技术和NC -Ⅱ遗传设计的田间试验方法 ,研究了它们之间的遗传关系。结果表明 ,温热杂交组合掖 478×CML31 0、Mo1 7×CML1 0、黄早 4×CML1 0 7、旅 9×CML31 0、自330×CML31 2产量特殊配合力较高 ;根据SSR标记遗传多态性结果将供试自交系分为 6个杂优类群 :第 1类群包括CML1 0、CML2 65 ,第 2类群包括CML2 7、CML96、CML2 95、Mo1 7,第3类群包括CML32 3、黄早 4 ,第 4类群包括CML31 0、CML31 2、自 330、丹 340 ,第 5类群包括CML1 0 7,第 6类群包括掖 478;SSR标记的分类结果与产量配合力及系谱分析结果基本一致     

两种纬度生态条件下热带、亚热带玉米群体的鉴定

比较了热带、亚热带玉米群体在中、低两种纬度生态条件下的产量和农艺性状表现.在长日照生态条件下,热带、亚热带群体具有明显的光周期敏感特性.营养生长与生殖生长严重失调是光周期敏感表现的最突出矛盾.不同性状和不同群体的光周期敏感反应存在明显差异.根据对各性状光周期敏感系数(RD)的比较,ASI、吐丝期、穗位高、株高等可作为反映光周期敏感特性的指标.热带、亚热带群体营养生长的生育时期、株高、穗位高在2种纬度环境之间显著相关,产量和多数果穗性状在2种纬度环境之间呈显著负相关.说明长日照环境下热带、亚热带群体的生育时期、株高、穗位高与短日照环境下群体基因型的表现有关,但长日照条件下产量较高的群体,短日照条件下反而产量较低.长日照条件下不能准确鉴定热带群体的产量潜力.     

玉米杂种优势类群和模式的研究：Ⅱ玉米自交系优势类群的…

以１５个来源不同的玉米自交系组成１０５个杂交组合为材料，初步研究了玉米自交系杂优类群的划分和利用模式的构建。根据杂种优势和配合的测定结果，比较分析了被测自交系之间的遗传差异，将其划分为唐四，旅，Ｌａｎ，Ｒｅｉｄ，ＲＬ５大优势类群。不同类群间自交系之间的杂种优势和配合力存在着明显差异，对类群间可能组成的杂优利用模式的优劣进行比较，说明国内系×国内系，国内系×国内系和国内外系间的混合利用模式均可利用。     

蛋白PAGE法鉴定玉米近缘自交系的初步研究

以种子蛋白图谱为指标，分析了由系谱法、回交法所选育的一套遗传梯度不同的玉米自交系和姊妹系的差异。结果表明，用ＰＡＧＥ法所测定的种子蛋白谱带能鉴别出遗传成分差异在１３％以上的两个自交系及自交后代材料的纯合程度的遗传稳定性，可以作为玉米自交系选育的一个辅助指标。     

热带玉米光周期敏感相关性状的遗传分析

 采用 6个世代平均值分析方法 ,对抽雄期、散粉期、吐丝期、株高、穗位高等光周期敏感的相关性状进行了遗传比较研究。结果表明 ,钝感×钝感组合 5个性状加性基因效应的贡献占总遗传变异的 11.3%～ 5 3.6 % ,显性效应贡献占 36 .0 %～ 78.6 % ,上位性效应占 5 .5 %～ 2 7.0 % ,说明显性效应大于加性效应 ,上位性效应普遍存在 ;而钝感×敏感组合 5个性状的加性基因效应的贡献为 6 6 .9%～ 84 .5 % ,显性贡献为 11.6 %～ 30 .7% ,上位性贡献为 1.4 %～ 5 .2 % ,说明加性效应占主导地位 ,显性和上位性效应作用显著降低 ,但不同钝感×敏感的敏感组合之间存在一定差异。温带遗传成分在钝感×敏感杂种后代中所占的比重 ,对减弱光周期敏感反应具有一定的剂量效应。含有 2 5 %热带成分的BC1敏感性状最弱 ,利用价值较大。